JP4342295B2 - Method for detecting inundation of optical cable and method for preparing maintenance plan of optical cable - Google Patents
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Description
本発明は、光ケーブルの浸水を検知して保守を行う方法に関するものである。 The present invention relates to a method for performing maintenance by detecting inundation of an optical cable.
光ファイバ内蔵型架空地線(以下、OPGW;OPtical Ground Wireという)は電力保安通信用回線の中の重要回線や芯線貸しにより顧客の重要回線として使用されている。
近年、OPGWの内部の光ファイバ内蔵用アルミ造管の溝に、経年劣化等により浸水する例が多く見られるようになってきた。この浸水により、冬季のOPGW内部で凍結が生じ、光ファイバ芯線マイクロベンディング(微小歪曲)に起因する通信障害が発生している。
従来、光ファイバの障害検知は、光ファイバを診断するための反射型故障点評定装置(以下、OTDRという)が使用されていた。
An optical fiber built-in overhead ground wire (hereinafter referred to as OPGW) is used as an important line for customers by renting an important line or a core wire in a power security communication line.
In recent years, there have been many examples in which the groove of an optical fiber built-in aluminum tube inside the OPGW is submerged due to aging or the like. This flooding causes freezing inside the OPGW in the winter, and communication failure due to optical fiber core wire microbending (minute distortion) occurs.
Conventionally, the failure detection of an optical fiber has been performed using a reflection type failure point rating device (hereinafter referred to as OTDR) for diagnosing the optical fiber.
一方、光ファイバに光パルスを入射させ、その結果発生するラマン散乱光のストローク側と反ストローク側の強度比に基づいてケーブルの浸水の有無および浸水箇所の双方または一方を検知する方法が提案されている。(たとえば、特許文献1を参照。)
また、海水の満たされた光ファイバは、特定の波長帯に損失増加が見られることが報告されている。(たとえば、非特許文献1を参照。)
Further, it has been reported that an optical fiber filled with seawater shows an increase in loss in a specific wavelength band. (For example, see Non-Patent
ところで、上述の従来の技術を用いて浸水ケーブルを検知したとしても、必ず時も通信障害が発生するとは限らず、どのように通信障害の発生を予測するかが問題となる。
また、運用中の光ケーブルに対して、如何に簡便に精度よく浸水ケーブルを検知するかという問題もある。
By the way, even if a flooded cable is detected using the above-described conventional technology, a communication failure does not always occur, and how to predict the occurrence of a communication failure becomes a problem.
In addition, there is a problem of how to detect a flooded cable easily and accurately with respect to an optical cable in operation.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、簡単は方法で精度よく浸水ケーブルを検知でき、さらに通信障害の発生を予測して障害発生の可能性の高いものから保守計画を作成することのできる光ケーブルの浸水検知方法および光ケーブルの保守計画作成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can easily detect a flooded cable with a simple method, and further predict the occurrence of a communication failure and create a maintenance plan from those that are likely to cause the failure. An object of the present invention is to provide an optical cable intrusion detection method and an optical cable maintenance plan creation method.
上記目的を達成するため、本発明に係わる光ケーブルの浸水検知方法は、光ファイバが収納された光ケーブルの少なくとも2本の光ファイバを選択して、各光ファイバに特定波長の光を入射させ、各光ファイバ間の伝送損失の差を演算し、当該伝送損失の差に基づいて光ケーブル内の浸水の有無を判定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical cable intrusion detection method according to the present invention selects at least two optical fibers of an optical cable in which optical fibers are housed, makes light of a specific wavelength enter each optical fiber, A difference in transmission loss between optical fibers is calculated, and the presence or absence of water in the optical cable is determined based on the difference in transmission loss.
これにより、光ケーブルに新たに浸水検知用の装置や素子等を取り付けることなく、既設の光ケーブルの浸水検知が可能となる。
ここで、「光ケーブル」は、ケーブルの構造、種類、用途等に限定されず、たとえば光ファイバが収納された電力ケーブルや架空地線など各種ケーブルを含む趣旨である。
特に、前記光ケーブルは複数の架空地線であって、異なる架空地線から夫々光ファイバを選択することを特徴とする。
As a result, it is possible to detect the inundation of the existing optical cable without attaching a new infiltration detection device or element to the optical cable.
Here, the “optical cable” is not limited to the structure, type, application, and the like of the cable, and includes, for example, various cables such as a power cable in which an optical fiber is accommodated and an overhead ground wire.
In particular, the optical cable is a plurality of overhead ground wires, and an optical fiber is selected from each of the different overhead ground wires.
好ましくは、上述の光ケーブルの浸水検知方法において、光ケーブル内の浸水ありと判定された後に、反射型故障点評定装置(OTDR)または光ファイバ歪計測装置(BOTDR)によって障害箇所の特定を行うようにすると障害発生箇所と障害原因の両方が同時に特定可能となる。 Preferably, in the above-described method for detecting inundation of an optical cable, after it is determined that there is inundation in the optical cable, a fault location is identified by a reflective failure point evaluation device (OTDR) or an optical fiber strain measurement device (BOTDR). Then, it becomes possible to identify both the location of failure and the cause of failure at the same time.
また、本発明に係わる光ケーブルの保守計画作成方法は、光ファイバが収納された光ケーブルの少なくとも2本の光ファイバを選択して、各光ファイバに特定波長の光を入射させ、各光ファイバ間の伝送損失の差を演算し、当該伝送損失の差の経時変化を記憶し、当該経時変化に基づいて保守計画を作成することを特徴とする。 The method for preparing an optical cable maintenance plan according to the present invention selects at least two optical fibers of an optical cable in which optical fibers are housed, makes light of a specific wavelength incident on each optical fiber, and connects between the optical fibers. A difference in transmission loss is calculated, a change with time in the difference in transmission loss is stored, and a maintenance plan is created based on the change with time.
好ましくは、上述の光ケーブルの保守計画作成方法において、伝送損失の差の大きさに基づいて保守順序を決定するようにし、さらに、気温および昼夜の温度差に基づいて保守計画を作成するようにするとよい。
これにより、凍結による通信障害の発生の可能性の高い順に保守計画を作成することが可能となる。
Preferably, in the above-described optical cable maintenance plan creation method, the maintenance order is determined based on the magnitude of the transmission loss difference, and the maintenance plan is created based on the temperature and the temperature difference between day and night. Good.
This makes it possible to create a maintenance plan in descending order of the possibility of occurrence of communication failure due to freezing.
本発明によれば、簡単は方法で精度よく浸水ケーブルを検知でき、さらに通信障害の発生を予測して障害発生の可能性の高いものから保守計画を作成するができる。 According to the present invention, it is possible to detect a flooded cable with high accuracy by a simple method, and further, it is possible to predict the occurrence of a communication failure and create a maintenance plan from those that have a high possibility of occurrence of the failure.
以下、本発明の実施形態を説明する。はじめに、本実施形態によるケーブルの浸水検知方法の原理について説明する。
本実施形態は、非特許文献1に記載されている特定波長帯域の光の減衰特性を利用するものである。すなわち、OPGW内に進入した水は、光ファイバを内蔵しているアルミ造管と電気化学反応を起こしてH2(水素)やOH基(水酸基)イオンが発生する。これらのイオンは光ファイバ被覆を透過して光ファイバの主構成物質であるSi(ケイ素)、Ge(ゲルマニウム)と化学結合して、SiOHやGeOHを生成したり、H2分子が双極子モーメントを発生するが、これらはある特定の波長帯域の光を吸収することが知られている。
Embodiments of the present invention will be described below. First, the principle of the cable flood detection method according to the present embodiment will be described.
The present embodiment utilizes the attenuation characteristics of light in a specific wavelength band described in
本実施形態は、特定波長帯域の波長の伝送損失を以下の構成で測定する。
図1は、特定波長の伝送損失を測定して光ファイバの浸水の有無を検知するための装置の構成図である。ここで、測定用計算機1のインタフェース部6は、特定波長光源2と繋がり、接続用ファイバ7を介してチャンネルセレクタA(3)と繋がっている。チャンネルセレクタA(3)は、さらに被計測ケーブルX(9)および被計測ケーブルY(10)と繋がっている。チャンネルセレクタA(3)は、測定用計算機1からの指令に従って接続用ファイバ7からの光を被計測ケーブルXとYのうちどちらへ通すかを選択する。また、被計測ケーブルXとYの片端は、チャンネルセレクタB(4)と繋がり、接続用ファイバ8を通してパワーメータ5に繋がっている。なお、被計測ケーブルXとYは、架空地線において予備回線または診断用回線として使用可能な光ファイバを用いるようにすると良いが、通信光と試験光を光多重することによって測定するようにしても良い。
In the present embodiment, the transmission loss of a wavelength in a specific wavelength band is measured with the following configuration.
FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus for measuring the transmission loss of a specific wavelength and detecting the presence or absence of water immersion in an optical fiber. Here, the
特定波長光源2、セレクタA,B、パワーメータ5は、計測用計算機1のインタフェース部6と繋がりデータの授受を行っている。なお、測定用計算機1は、パーソナルコンピュータで実現され、インタフェース部6は、GPIBなどの規格で通信が行われるものである。また、インタフェース部6と各装置との間は、必要により中継用の伝送装置(図示せず)を介して信号が送られるものとする。
The specific
図2は、測定用計算機1の機能ブロック図である。ここで、測定用計算機1は、データやコマンドを入力するための入力部12、演算結果を表示する表示部13、特定波長光源2など外部の装置と接続するためのインタフェース部6、データを処理する中央演算処理部11、および、データを記憶する記憶部14で構成されている。さらに、中央演算処理部11は、入力部12または出力部13とデータの受け渡しを行う入出力処理手段(機能)15、測定すべきケーブルを選択して、セレクタAおよびBに選択指令を送信する測定ケーブル選択手段16、特定波長光源2へ出力指令を送信する光出力指令手段(機能)17、パワーメータ5から送られてくるデータを受信する測定結果収集手段(機能)18、および、測定結果をもとに浸水の有無を判定する判定手段19を備えている。
また、記憶部14は、光ファイバごとに測定結果や判定結果を記憶する測定ファイル20を備えている。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
In addition, the
このように構成された装置を用いて、光ファイバの浸水を検知する方法を図4を用いて説明する。まず、図3に示すように同一の敷設箇所の光ファイバのうち任意の2本の光ファイバを選択して被測定ケーブルとする。そして、入力部12から、その2本のうちの一方を選択するためのコマンドを送る(S101)。このコマンドは、測定ケーブル選択手段16によって、インタフェース6を介して、セレクタA,Bに送られる。セレクタAおよびBは、選択された被測定ケーブル側へ接続用光ファイバと接続するように切替を行う。
A method of detecting water immersion in the optical fiber using the apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3, arbitrary two optical fibers are selected from the optical fibers at the same laying position to form a cable to be measured. Then, a command for selecting one of the two is sent from the input unit 12 (S101). This command is sent to the selectors A and B via the
そして、入力部12から特定波長の光を出力するためのコマンドを入力する(S102)。このコマンドは、光出力指令手段17によって、インタフェース部6を介して特定波長光源2へ送られる。なお、特定波長は、1.24μmまたはこの近傍が効果的である。この波長帯の他に1.39μmの波長でも有効であるが1.24μmの方が浸水時の減衰傾向がより顕著に出るため有効である。
Then, a command for outputting light of a specific wavelength is input from the input unit 12 (S102). This command is sent to the specific
特定波長光源2から出された光は、接続用光ファイバ7を通って、セレクタAで選択されたケーブルに入り、他端のセレクタBから接続用光ファイバ8を通ってパワーメータ5に入る。そして、パワーメータ5で光強度が測定され、その測定結果は、測定用計算機1のインタフェース部6を介して入力され測定結果収集手段18により測定ファイル20に保存される(S103)。
The light emitted from the specific
次に、測定ケーブル選択手段16は、もう一方の被測定ケーブルに切り替えるための選択コマンドを送信して、上述と同様にその被測定ケーブルについても光強度を測定する(S104〜S106))。
一連の測定が完了すると、判定手段19が起動され、浸水の有無の判定が行われる。具体的には、判定手段19は起動されると、特定波長光源の光出力値と受信端でのパワーメータ5の測定値との差を求めて伝送損失を計算する。そして、2本の光ファイバの伝送損失の差を求めて(S107)、その差が所定の基準値以上か否かを判定して(S108)、所定の基準値以上ならば浸水の可能性ありとする(S109)。
Next, the measurement
When a series of measurements is completed, the determination means 19 is activated to determine whether there is water immersion. Specifically, when the
図5は、基準値を記憶したファイルの一例を示したものである。2ファイバの伝送損失の差が5.0dB/km以上のとき浸水可能性ありとしている。この値は、実際の凍結およびそれに基づくマイクロクラックの発生の可能性との兼ね合いで変更できるようにしておくとよい。図6は、上記の処理によって測定・演算された結果を記憶する測定ファイル20の一例である。両ファイバの距離、注入光強度、受信光強度、注入光強度から受信光強度を差し引いて求められた伝送損失、両光ファイバXとYの伝送損失の差である損失差、および、基準値と比較した判定結果が保存されている。
FIG. 5 shows an example of a file storing reference values. If the difference in transmission loss between the two fibers is 5.0 dB / km or more, it is considered that there is a possibility of water immersion. This value may be changed in consideration of actual freezing and the possibility of the occurrence of microcracks based thereon. FIG. 6 is an example of a
本実施の形態によれば、既設の光ファイバの浸水を検知できるので、ケーブル内からの水の除去あるいはケーブル内への不凍液の注入により凍結によるマイクロベンドによって生じる通信障害を未然に防ぐことができる。 According to the present embodiment, it is possible to detect the inundation of the existing optical fiber, so that it is possible to prevent a communication failure caused by microbending due to freezing by removing water from the cable or injecting antifreeze liquid into the cable. .
なお、浸水の検知方法としては、発生させる光源の波長を可変にして、一連の波長帯域についてその損失を求め、他の波長の損失に対して特定波長(たとえば1.24μm)の損失が所定値以上か否かによって浸水の有無を判定することも可能であるが、波長が可変の光源は非常に高価であり、また、複数の波長について測定することは、時間と手間がかかる。本実施の形態によれば、任意の2本を選択して、その比較において判定するため、安価に装置を構成でき、簡便に測定することが可能となる。 As a method for detecting inundation, the wavelength of the light source to be generated is made variable, the loss is obtained for a series of wavelength bands, and the loss of a specific wavelength (eg, 1.24 μm) is a predetermined value relative to the loss of other wavelengths. Although it is possible to determine the presence or absence of water immersion depending on whether or not it is above, a light source having a variable wavelength is very expensive, and measuring a plurality of wavelengths takes time and labor. According to the present embodiment, since any two are selected and determined in the comparison, the apparatus can be configured at low cost and can be measured easily.
特に架空地線の場合は、図3に示すように鉄塔の中央部付近を最下点として撓んでいるため、全てのケーブルが一度に浸水するというものではなく、経年的に徐々に浸水ケーブルの本数が増えてくるものである。このため、任意の2本の比較において浸水の有無を判定することは有効であり、浸水の早期発見も可能である。
なお、OTDRと兼用することで、通信障害発生時には、障害発生箇所と発生原因の両方を同時に特定することも可能である。
In particular, in the case of an overhead ground wire, as shown in FIG. 3, the cable is bent around the center of the tower as the lowest point. The number will increase. For this reason, it is effective to determine the presence or absence of water immersion in any two comparisons, and early detection of water immersion is also possible.
In addition, by using it also as OTDR, when a communication failure occurs, it is also possible to specify both the failure location and the cause of occurrence at the same time.
次に本発明の第2の実施の形態を説明する。図7は、本実施の形態による測定用計算機1の機能ブロック図である。図2との主な違いは、保守計画作成手段を設け、保守計画テーブルを追加したことである。また、本実施の形態では、特定波長光源として、1.55μmと1.24μmの波長の光源を使用する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a functional block diagram of the
まず、1.55μmの光源で、被測定ケーブルX,Yについてそれぞれパワーメータでの受信光の強度を測定して、両強度差を計算してこれを補正値とする。次に、1.24μmの光源を使用して、同様に被測定ケーブルX,Yについてそれぞれ受信光の強度を測定して、両強度の差を求め、この値から補正値を差し引き、補正後の値を求める。この補正後の値が所定の基準値以上の場合は、浸水ありと判定する。 First, the intensity of the received light at the power meter is measured for each of the cables to be measured X and Y with a light source of 1.55 μm, and the difference between the two intensities is calculated and used as a correction value. Next, using the light source of 1.24 μm, the intensity of the received light is similarly measured for each of the cables to be measured X and Y, the difference between the two intensities is obtained, the correction value is subtracted from this value, and the corrected Find the value. If the corrected value is equal to or greater than a predetermined reference value, it is determined that there is water immersion.
図8は、本実施の形態における測定ファイルの一例である。H2分子やOH基の影響をあまり受けない波長である1.55μmの光源を補正用に使用している。
また、図9は、保守計画テーブルの一例である。損失差が所定値(たとえば「7.0」)以上の場合は、最低気温に基づいて保守の優先順位を決定し、最低気温が同じならば、昼夜気温差の大きい方の優先順位を高くする。
一方、損失差が所定値以下の場合は、損失差を優先して保守の順位を決定する。これを浸水の可能性の判断基準となる基準値(たとえば「5.0」)以上の光ファイバについて行う。
FIG. 8 is an example of a measurement file in the present embodiment. A light source with a wavelength of 1.55 μm, which is a wavelength that is hardly affected by H 2 molecules and OH groups, is used for correction.
FIG. 9 is an example of a maintenance plan table. If the loss difference is greater than or equal to a predetermined value (eg, “7.0”), the priority of maintenance is determined based on the minimum temperature, and if the minimum temperature is the same, the priority with the larger daytime / night temperature difference is increased. .
On the other hand, when the loss difference is less than or equal to a predetermined value, the order of maintenance is determined giving priority to the loss difference. This is performed for an optical fiber having a reference value (for example, “5.0”) or more that is a criterion for determining the possibility of flooding.
上述の方法による優先順位付けに替えて、損失差と気温にそれぞれ重み係数を掛け合わせ、関数値として優先順位をつけるようにしても良い。また、伝送損失の差を定期的に観測して、その経時変化を記憶し、損失の進行度合いに応じて保守の優先順位を決めるようにしても良い。 Instead of prioritization by the above-described method, a weighting coefficient may be multiplied by the loss difference and the temperature, respectively, and priorities may be given as function values. Further, the difference in transmission loss may be observed periodically, the change with time may be stored, and the maintenance priority may be determined according to the degree of progress of loss.
なお、過去に通信障害の発生したことのある光ケーブルについては、浸水が原因によるとして測定の対象にするか否かを次のように判定することも可能である。この判定は、測定ケーブル選択手段の機能として実行されるものである。以下、過去に通信障害の発生したことのある光ケーブルに関する測定対象の判定方法について図10を用いて説明する。 Note that it is also possible to determine whether or not an optical cable that has suffered a communication failure in the past is to be measured due to inundation. This determination is executed as a function of the measurement cable selection means. Hereinafter, a method for determining a measurement target regarding an optical cable in which a communication failure has occurred in the past will be described with reference to FIG.
まず、通信障害記録を抽出して(S201)、通信障害の発生の有無を判定する(S202)。そして、通信障害が発生したことがある場合は、次に通信障害の発生時期、および発生時刻を抽出する。そして、それらが気温低下の時期ないし時刻であるか否かを判定して(S204)、「YES」の場合は、測定対象とする。
これによって、測定対象となり、測定の結果、損失差が所定値以上になった光ケーブルについては、保守の優先度を最も高くして保守計画を作成する。
First, a communication failure record is extracted (S201), and it is determined whether or not a communication failure has occurred (S202). Then, if a communication failure has occurred, the next occurrence time and occurrence time of the communication failure are extracted. Then, it is determined whether or not they are the time or time of the temperature drop (S204).
As a result, the maintenance plan is created with the highest priority of maintenance for the optical cable that is to be measured and whose loss difference is equal to or greater than a predetermined value as a result of the measurement.
本実施の形態は、光ケーブルごとの通常の伝送損失の差を計算して、その値を用いて補正するので、第1の実施の形態に比べて、より精度よく光ケーブル内への浸水の検知が可能となる。また、特定波長に対する伝送損失の増加傾向や、気温や温度差を用いて保守の優先順位付けを行うので効率の良い保守計画が作成可能となる。 In the present embodiment, the difference in normal transmission loss for each optical cable is calculated and corrected using the calculated value. Therefore, in comparison with the first embodiment, the detection of inundation into the optical cable can be detected with higher accuracy. It becomes possible. In addition, since maintenance priorities are assigned using an increasing tendency of transmission loss with respect to a specific wavelength, temperature, and temperature difference, an efficient maintenance plan can be created.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。たとえば、浸水検知のための特定波長は、1.24μmや1.39μmに限定されず、水により光吸収率の異なる波長ならば使用可能である。また、保守計画としては、上述の他、複数の光ファイバに対して、複数の特定波長の吸収率を測定して、その吸収率の差によって保守の優先順位を設けるようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the specific wavelength for inundation detection is not limited to 1.24 μm or 1.39 μm, and any wavelength having a different light absorption rate depending on water can be used. Further, as a maintenance plan, in addition to the above, it is also possible to measure the absorptance of a plurality of specific wavelengths for a plurality of optical fibers and set the priority of maintenance depending on the difference in the absorptance.
1 測定用計算機
2 特定波長光源
3、4 チャンネルセレクタ
5 パワーメータ
6 インタフェース部
7、8 接続用光ファイバ
9、10 被計測ケーブル
11 中央演算処理部
12 入力部
13 表示部
14 記憶部
15 入出力処理手段
16 測定ケーブル選択手段
17 光出力指令手段
18 測定結果収集手段
19 判定手段
20測定ファイル
21 保守計画テーブル
22 保守計画作成手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光ケーブルは架空地線であって、当該架空地線から少なくとも2本の光ファイバを選択して、各光ファイバに特定波長の光を入射させ、各光ファイバ間の伝送損失の差を演算し、当該伝送損失の差に基づいて前記架空地線内の浸水の有無を判定することを特徴とする光ケーブルの浸水検知方法。 In a method for detecting water ingress in an optical cable containing an optical fiber,
The optical cable is an aerial ground wire. At least two optical fibers are selected from the aerial ground wire , light of a specific wavelength is incident on each optical fiber, and a difference in transmission loss between the optical fibers is calculated. An inundation detection method for an optical cable, wherein the presence or absence of inundation in the overhead ground wire is determined based on the difference in transmission loss.
前記光ケーブルは架空地線であって、当該架空地線から少なくとも2本の光ファイバを選択して、各光ファイバに特定波長の光を入射させ、各光ファイバ間の伝送損失の差を演算し、当該伝送損失の差に基づいて前記架空地線内の浸水の有無を判定する一方、当該伝送損失の差の経時変化を記憶し、当該経時変化に基づいて保守計画を作成することを特徴とする光ケーブルの保守計画作成方法。 In a method for creating a maintenance plan for an optical cable containing optical fibers,
The optical cable is an aerial ground wire. At least two optical fibers are selected from the aerial ground wire , light of a specific wavelength is incident on each optical fiber, and a difference in transmission loss between the optical fibers is calculated. Determining the presence or absence of inundation in the overhead ground wire based on the difference in transmission loss, storing the change over time in the difference in transmission loss, and creating a maintenance plan based on the change over time, To create a maintenance plan for optical cables.
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